霍尔传感器的基本原理

霍尔传感器的高压电流测量方法与实现

利用霍尔传感器对电网电流进行非接触测量的方法，推导出了用霍尔传感器测量高压大电流的数学模型，在三相并行输电下，理论上推导出总磁场公式，并确定出检测方案。对传感器部分的电路结构进行了论证，利用单片机进行标度变换和数字显示。

关键词：电力传输；霍尔传感器；低通滤波器；电流检测；电路结构；单片机

一、引言

在高压输电过程中，要时刻对它的一些参数进行监测，以便来判断高压输电的质量好坏，以及是否发生故障等。到目前为止，检测这些参数的仪器很多，如我国广泛使用的是交流互感器，但它存在迟滞、涡流、热损耗等有功和无功2种损耗、精度低、使用范围窄和安全性差等诸多缺点。因此，研究一种安全可靠、精度性高的测量方法十分必要。

本文提出了一种利用霍尔传感器对电网电流进行非接触测量的方法。在控制电流恒定时，根据霍尔电势与高压传输线周围的磁场成正比的理论，设计出适合该系统的单片机显示电路。

二、硬件系统的设计

1、单片机测试系统

单片机测试系统它以89C51单片机系统为核心，扩展了6个LED数码管用以显示测

量值。工作原理：霍尔传感器电路将高压线周围的磁场转换成与之对应的电压信号，再经放大电路、滤波电路、绝对值电路和真有效值电路和A/D转换器电路后送单片机进行标度变换和LED数码管显示。

2、高压电流测量原理

设对于3根平行长直载流导线A、B、C，其间的距离分别为d/3、d/2、d/2，通过的电流均为I，电流方向相同。P点（在A、B之间d/2-r处）磁场强度B为A、B、C三导线在该点产生的磁感应强度之和。由电磁感应定律可知Ba、Bb和Bc的方向如图中所示。载流导线A、B、C产生的磁感应强度大小、以及B、C两导线产生的合磁场的大小和总磁感应强度大小分别为Ba、Bb、Bc、Bbc和B：

Ba=μ0I/（2π*（（d/3）2+(d/2-r)2）1/2）（1）

Bb=μ0I/2πr

Bb=μ0I/2π（d-r）

由此可知,tgθ=tgδ=d/(3*((d/2)-r))

则θ=arctgd/(3*((d/2)-r)) （2）

对于三线传输：

B=Ba+Bb+Bc=Ba+Bbc

B2= Ba2+Bbc2-2BaBbcCOSθ

=(μ0I/π)2 （3）

3、霍尔传感器电路原理

以磁场平衡式的霍尔电流传感器为例，在软芯铁芯上绕有一组副线圈，当电流通过时，它产生的磁场与主回路被测电流产生的磁场方向相反，设定两个回路的匝数相等时，所产生的磁场相互抵消，呈现零磁

通状态，这样的一个平衡过程是在很短的时间内完成的，一旦主电流，也就是被测电流发生变化，磁场就失去平衡，霍尔器件就有信号电压输出，副线圈就会有一定的电流通过，由（4）式表示： IP=NS*IS/NP （4）

式中NP为主回路绕线匝数；IP为主电流，即被测电流NS为次级回路绕线匝数；

IS为次级回路电流；已知IS就知道主回路电流IP的大小。

经验证，该工作模式可以很好地用来测量较大的电流。

三、系统的软件设计

软件部分是由主程序和中断服务程序组成。

主程序如下所示：

初始化→设置堆栈指针→设置显示缓冲区→显示部分→返回

中断服务程序如下所示：

现场保护→从5414433读取转换结果→扩大量程→标度变换→结果→显示器→恢复现场→中断返回为了避免干扰，采用连续6次采集数据求平均值的处理方法。为了保持足够的精度采用扩大2倍并转换成二进制，然后除以系数，将得到的商转换成BCD数，最后将结果送显示器进行数字显示。

四、数据处理

1、传输线周围磁场强度的计算

B=μ0I/π（80.222-19.554COS39.79°）=8.07μ0I/π

式中μ0=4π X 10-7H/m,I为被测高压电流200~20000A。

2、霍尔传感器的工作式

UH=IHB/nqd=RHIHB/d=KHIH B=8.071KHIHμ0I/π

式中霍尔元件的霍尔系数RH=4.25*103cm3C-1,KH=RH/d=21.25m3C-1为霍尔灵敏度；传感器电路的控制电流IH=25mA

霍尔传感器用法

一、霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法 1．霍尔器件 霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。如果在输入端通入控 制电流I C ，当有一磁场B穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势V H 。 如图1－1所示。 霍尔电势V H 的大小与控制电流I C 和磁通密度B的乘积成正比，即：V H ＝K H I C Bsin Θ 霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。因此，使电流的非接触测量成为可能。 通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。因此，电流传感器经过了电－磁－电的绝缘隔离转换。 2．霍尔直流检测原理 如图1－2所示。由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔 器件输出的电压讯号U 0可以间接反映出被测电流I 1 的大小，即：I 1 ∝B 1 ∝U 我们把U 0定标为当被测电流I 1 为额定值时，U 等于50mV或100mV。这就制成 霍尔直接检测（无放大）电流传感器。

3．霍尔磁补偿原理 原边主回路有一被测电流I1，将产生磁通Φ1，被副边补偿线圈通过的电流I2所产生的磁通Φ2进行补偿后保持磁平衡状态，霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。所以称为霍尔磁补偿电流传感器。这种先进的原理模式优于直检原理模式，突出的优点是响应时间快和测量精度高，特别适用于弱小电流的检测。霍尔磁补偿原理如图1－3所示。 从图1－3知道：Φ 1＝Φ 2 I 1N 1 ＝I 2 N 2 I 2＝N I /N 2 ·I 1 当补偿电流I 2流过测量电阻R M 时，在R M 两端转换成电压。做为传感器测量电 压U 0即：U ＝I 2 R M 按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从0.01A～500A系列规格的电流传感器。 由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈，因而成本增加；其次，工作电流消耗也相应增加；但它却具有直检式不可比拟的较高精度和快速响应等优点。 4．磁补偿式电压传感器 为了测量mA级的小电流，根据Φ 1＝I 1 N 1 ，增加N 1 的匝数，同样可以获得高磁 通Φ 1 。采用这种方法制成的小电流传感器不但可以测mA级电流，而且可以测电压。 与电流传感器所不同的是在测量电压时，电压传感器的原边多匝绕组通过串 联一个限流电阻R 1，然后并联连接在被测电压U 1 上，得到与被测电压U 1 成比 例的电流I 1 ，如图1－4所示。

霍尔传感器基本原理

霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法 1．霍尔器件 霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。如果在输入端通入控制电流I C ，当有一磁场B 穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势V H 。如图1－1所示。 霍尔电势V H 的大小与控制电流I C 和磁通密度B的乘积成正比，即：V H ＝K H I C BsinΘ 霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。因此，使电流的非接触测量成为可能。 通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。因此，电流传感器经过了电－磁－电的绝缘隔离转换。 2．霍尔直流检测原理 如图1－2所示。由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔器件输出的电压讯号U 可以间接反映出被测电流I 1的大小，即：I 1 ∝B 1 ∝U 我们把U 0定标为当被测电流I 1 为额定值时，U 等于50mV或100mV。这就制成霍尔直接检测（无放大） 电流传感器。 3．霍尔磁补偿原理 原边主回路有一被测电流I1，将产生磁通Φ1，被副边补偿线圈通过的电流I2所产生的磁通Φ2进行补偿后保持磁平衡状态，霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。所以称为霍尔磁补偿电流传感器。这种先进的原理模式优于直检原理模式，突出的优点是响应时间快和测量精度高，特别适用于弱小电流的检测。霍尔磁补偿原理如图1－3所示。

从图1－3知道：Φ 1＝Φ 2 I 1N 1 ＝I 2 N 2 I 2＝N I /N 2 ·I 1 当补偿电流I 2流过测量电阻R M 时，在R M 两端转换成电压。做为传感器测量电压U 即：U ＝I 2 R M 按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从0.01A～500A系列规格的电流传感器。 由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈，因而成本增加；其次，工作电流消耗也相应增加；但它却具有直检式不可比拟的较高精度和快速响应等优点。 4．磁补偿式电压传感器 为了测量mA级的小电流，根据Φ 1＝I 1 N 1 ，增加N 1 的匝数，同样可以获得高磁通Φ 1 。采用这种方法 制成的小电流传感器不但可以测mA级电流，而且可以测电压。 与电流传感器所不同的是在测量电压时，电压传感器的原边多匝绕组通过串联一个限流电阻R 1 ，然 后并联连接在被测电压U 1上，得到与被测电压U 1 成比例的电流I 1 ，如图1－4所示。 副边原理同电流传感器一样。当补偿电流I 2流过测量电阻R M 时，在R M 两端转换成电压作为传感器的 测量电压U 0，即 U ＝I 2 R M 5．电流传感器的输出 直接检测式（无放大）电流传感器为高阻抗输出电压，在应用中，负载阻抗要大于10KΩ，通常都是将其±50mV或±100mV悬浮输出电压用差动输入比例放大器放大到±4V或±5V。图5－1是两个实用电路，供参考。

舵机与霍尔传感器的使用

2．1 舵机工作原理 舵机在6 V电压下正常工作，而大赛组委会统一提供的标准电源输出电压为7．2 V，则需一个外围电压转换电路将电源电压转换为舵机的工作电压6 V。图2为舵机供电电路。 舵机由舵盘、位置反馈电位计、减速齿轮组、直流动电机和控制电路组成，内部位置反馈减速齿轮组由直流电动机驱动，其输出轴带动一个具有线性比例特性的位置反馈电位器作为位置检测。当电位器转角线性地转换为电压并反馈给控制电路时，控制电路将反馈信号与输入的控制脉冲信号相比较，产生纠正脉冲，控制并驱动直流电机正向或反向转动，使减速齿轮组输出的位置与期望值相符。从而达到舵机精确控制转向角度的目的。舵机工作原理框图如图3所示。 2．2 舵机的安装与调节 舵机的控制脉宽与转角在-45°～+45°范围内线性变化。对于对速度有一定要求的智能车，舵机的响应速度和舵机的转向传动比直接影响车模能否以最佳速度顺利通过弯道。车模在赛道上高速行驶，特别是对于前瞻性不够远的红外光电检测智能车，舵机的响应速度及其转向传动比将直接影响车模行驶的稳定性，因此必须细心调试，逐一解决。由于舵机从执行转动指令到响应输出需占用一定的时间，因而产生舵机实时控制的滞后。虽然车模在进入弯道时能够检测到黑色路线的偏转方向，但由于舵机的滞后性，使得车模在转弯过程中时常偏离跑道，且速度越快，偏离越远，极大限制车模在连续弯道上行驶的最大时速，使得车模全程赛道速度很难进一步提高。为了减小舵机响应时间，在遵守比赛规则不允许改造舵机结构的前提下，利用杠杆原理，采用加长舵机力臂的方案来弥补这一缺陷，加长舵机力臂示意图如图4所示。

图4中，R为舵机力臂；θ为舵机转向角度；F为转向所需外力；α为外力同力臂的夹角。在舵机输出盘上增加长方形杠杆，在杠杆的末端固定转向传动连杆，其表达式为： 加长力臂后欲使前轮转动相同角度时，在舵机角速度ω相同的条件下舵机力臂加长后增大了线速度v，最终使得舵机的转向角度θ减小。舵机输出转角θ减小，舵机的响应时间t也会变短。同时由式(1)可推出线速度口增大后，前轮转向所需的时间t相应也会变短，其表达式为：t=ds／dv (2) 此外，当舵机连杆水平且与舵机力臂垂直时，得到力矩M，可由式(3)表示：M=FRsinα (3) 说明当舵机连杆和舵机力臂垂直时α=900°，此时sinα得到最大值。在舵机力臂R 一定和外力F相同条件下，舵机产生的力矩M最大，实现前轮转向的时间最短。 在实际调试车模时发现，这种方法对提高舵机的响应速度也具有局限性：当在舵机输出力矩相同的条件下，力臂越长，作用力越小。在转向遇到较大转向阻力时，会影响舵机对转向轮控制的精度，甚至使转向轮的响应速度变慢；另外，舵机机械结构精度产生的空程差也会在力臂加长中放大。使得这一非线性环节对控制系统的不利影响增大。因此，舵机安装的高度具有最佳范围，仍需通过试验反复测试。 3 霍尔传感器的应用 由于在赛前比赛赛道的几何图形是未公开的。赛前车模训练的路线与实际比赛的路线相差甚远，若车模自适应性调整不好，车模会在连续弯道处频繁的偏转。赛道的变更给车模的适应性和稳定性带来了一定挑战。为了使得车模能够平稳地沿着赛道行驶，除控制前轮转向舵机以外，还需要控制好各种路况的车速，使得车模在急转弯和下坡时不会因速度过快而冲出赛道。因此，利用霍尔传感器检测车模瞬时速度，实现对车模速度的闭环反馈控制，小车

霍尔传感器的连接方式

1 磁平衡（补偿）式接线法 磁平衡（补偿）式电流、电压传感器/变换器有HNC、HNV两系列：其输出信号多为电流。（若需要电压输出方式，可在M端与电流地之间根据所需电压大小外接取样电阻或将取样电压进行必要的信号放大。） 该类常规传感器的3个接线端子分别为：正电源输入接“+”端，负电源输入接“-”端，“M”端为信号输出端。 2 直放式接线法 直放式电流传感器有HDC系列。它的输出信号为电压方式，在额定工作条件下，其标准输出信号为±4V，用户可根据需要选取。传感器上有零点和增益电位器，用户一般不需再作调整。若用户有特殊要求，可向厂方订做。直放式电流传感器的接线方法会因具体产品的不同而有所不同，但多为4个接线端子分别为：正电源输入接“+”端，负电源输入接“-”端，“M”端为信号输出端，“0”端为电源地。 3 电压传感器的接线法 电压传感器一般有5个接线端子，其中“V +”、“V-”为原边端子，分别接被测电压输入端的正极和负极。另外3个端子为副边端子，“+”端接+15V电源，“-”端接-15V电源，“M”端为信号输出端。 根据所测电压大小的不同，用户可根据需要在被测电压一端串接一个限流电阻R后再接到传感器的原边，串接电阻R的大小由下式决定： R=Vp/Iin-Rin 式中R为串联电阻，Vp为被测电压，Iin为额定输入电流，Rin为传感器的原边内阻。 串接电阻功率大小由W=Vp·Iin确定。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城。https://www.wendangku.net/doc/f47089757.html,/

霍尔传感器实验步骤

【实验步骤】 (一)清点主要仪器（二）测量1.调节仪器①将仪器按照如图4所示安装：将弹簧固定在焦利秤上部的横梁上，在一 个刻有水平线的小平面镜杆下端挂上砝码盘，小平面镜杆穿过固定在立柱上的玻璃管，其上端与弹簧的下端相连， ②调节焦利秤的底脚螺旋，使焦利秤立柱竖直；调节螺旋E 使小平面镜上水平线与玻璃管壁上的水平线重合作为平衡位置，并调节支架让小镜面及其它参于振动的物体竖直。 2.测量弹簧的倔强系数K 2.1利用新型焦利秤（静态法）测定弹簧倔强系数K ①调节实验装置底脚螺丝，使焦利秤立柱垂直（目测）；②将弹簧固定在焦利秤上部悬臂上，旋转悬臂，使挂于弹簧下放的砝码 盘的尖针（1）靠拢游标尺上的小镜； （2）在砝码盘放入10个1g 的砝码，然后依次取出。在三线重合（小钩中的平面镜中有一水平刻线G ，玻璃管上有一水平刻线D ，D 在平面镜中有一像D’，通过转动标尺调节旋钮可将弹簧上下移动，则平面镜同时上下移动。当G 、D 、D’三者重合时称“三线重合”。）时，记录各次标尺读数y1,y2,……y10。（3）作Mi ～Yi 图，验证Mi ～Yi 满足线性关系，并求出斜率，'K 即为弹簧的倔强系数。'/K g K 2.2测量弹簧振子振动周期求弹簧倔强系数（动态法）K （1）用电子秒表测弹簧振子振动50次的时间，然后求得弹簧振子的周期。T （2）用集成开关型霍尔传感器测量弹簧振动周期，求弹簧倔强系数。（3）将集成霍尔开关的三个引脚分别与电源和周期测试仪相接。OUT 接周期测试仪正级，V-接电源负极，并和周期测试仪负级连接，V+接电源正级，见图3；、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。

霍尔传感器的原理及应用

第八章霍尔传感器 课题：霍尔传感器的原理及应用课时安排：2课次编号：12教材分析 难点：开关型霍尔集成电路的特性 重点：霍尔传感器的应用 教学目的和要求1、了解霍尔传感器的工作原理； 2、了解霍尔集成电路的分类； 3、掌握线性型和开关型霍尔集成电路的特性； 4、掌握霍尔传感器的应用。 采用教学方法和实施步骤：讲授、课堂互动、分析教具：各种霍尔元 件、霍尔传感器 各教学环节和内容 演示1： 将小型蜂鸣器的负极接到霍尔接近开关的OC门输出 端，正极接V cc端。在没有磁铁靠近时，OC门截止，蜂鸣器 不响。 当磁铁靠近到一定距离（例如3mm）时，OC门导通， 蜂鸣器响。将磁铁逐渐远离霍尔接近开关到一定距离（例 如5mm）时，OC门再次截止，蜂鸣器停响。 演示2： 将一根导线穿过10A霍尔电流传感器的铁芯，通入0.1~1A电流，观察霍尔IC的输出电压的变化，基本与输入电流成正比。 从以上演示，引入第一节霍尔效应、霍尔元件的工作原理。 第一节霍尔元件的工作原理及特性 一、工作原理 金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势E H，这种现象称为霍尔效应（Hall Effect），该电动势称为霍尔电动势（Hall EMF），上述半导体薄片称为霍尔元件（Hall Element）。用霍尔元件做成的传感器称为霍尔传感器（Hall Transducer）。

图8-1霍尔元件示意图 a）霍尔效应原理图 b）薄膜型霍尔元件结构示意图 c）图形符号 d）外形霍尔属于四端元件： 其中一对（即a、b端）称为激励电流端，另外一对（即c、d端）称为霍尔电动势输出端，c、d端一般应处于侧面的中点。 由实验可知，流入激励电流端的电流I越大、作用在薄片上的磁场强度B越强，霍尔电动势也就越高。霍尔电动势E H可用下式表示 E H=K H IB（8-1）式中K H——霍尔元件的灵敏度。 若磁感应强度B不垂直于霍尔元件，而是与其法线成某一角度θ时，实际上作用于霍尔元件上的有效磁感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即B cosθ，这时的霍尔电动势为 E H=K H IB cosθ（8-2） 从式（8-2）可知，霍尔电动势与输入电流I、磁感应强度B成正比，且当B的方向改变时，霍尔电动势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电动势为同频率的交变电动势。 目前常用的霍尔元件材料是N型硅，霍尔元件的壳体可用塑料、环氧树脂等制造。 二、主要特性参数 （1）输入电阻R i恒流源作为激励源的原因：霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几十欧到几百欧，视不同型号的元件而定。温度升高，输入电阻变小，从而使输入电流I ab变大，最终引起霍尔电动势变大。使用恒流源可以稳定霍尔原件的激励电流。 （2）最大激励电流I m激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电动势的温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。 提问：霍尔原件的最大激励电流I m为宜。 A．0mA B．±0.1 mA C．±10mA D．100mA （4）最大磁感应强度B m磁感应强度超过B m时，霍尔电动势的非线性误差将明显增大，B m的数值一般小于零点几特斯拉。 提问：为保证测量精度，图8-3中的线性霍尔IC的磁感应强度不宜超过为宜。

霍尔传感器原理

功能与简介： 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为 U=K·I·B/d 其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。 霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系如右图所示。磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。 霍尔传感器检测转速示意图如下。在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。圆盘每转动一圈，霍尔传感器便输出一个脉冲。通过单片机测量产生脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。 备注：当没有信号产生时，可以改变一下磁钢的方向，霍尔对磁钢方向有要求。没有磁钢时输出高电平，有磁钢时输出低电平。 接线图： 测速原理图：

产品图片和管脚图： 黄长贵(德力西变频器) 摘要：本文介绍了霍尔电流传感器在通用变频器中的作用，分析了设置传感器的类型、方式、目的和需求，并介绍了传感器的工作原理及作用。 关键词：霍尔电流传感器、变频器。 引言 现今，新型功率半导体器件进入电力电子领域后，交流变频调速、逆变装置、开关电源等日渐普及，原有的电流、电压检出元件，已不适应中高频的电流波形的检测。为了自动检测和显示电流，并在过流、过压等危害情况发生时具有自动保护和更高级的智能控制，就必须使用具有高速度，高精度的检测、采样和保护的霍尔电流传感器。霍尔电流传感器模块，是近十几年发展起来的测量控制电流、电压的新一代工业用电量传感器。 1、变频器的基本工作原理及结构

常用传感器 霍尔传感器的用法 3144 A44E

常用传感器应用 一、温度传感器 1、热敏电阻： 分类：正温度系数(PTC)、负温度系数(NTC)、临界温度热敏电阻（CTR ） 实验室使用的是电阻值随温度的增加而减小的热敏电阻（负温度系数热敏电阻），常温状态下热敏电阻阻值约为9.3K 。 应该指出，由于热敏电阻的线性不好，现在已基本不再用来作温度测量使用了。但是由于成本低，在定点温度控制等场合中还有较大的应用市场。 单点测温电路如下：（电路中R2的作用是改善RT 随温度变化的非线性性） 2、温控开关： 按开关类型分为常开可逆、常闭可逆和常开不可逆、常闭不可逆四种。 还可以按照临界温度分，温控开关的临界温度一般标称在开关体上。 二、声电式传感器 1、压电陶瓷片： 工作原理：当压电陶瓷片上受到外加压力时，陶瓷片发生机械变形，其极化强度随之变小，使一部分附加在陶瓷片表面的电荷释放出来，而产生放电现象。当压力取消后，又恢复原状，极化强度增大，电极上又吸附一部分电荷，出现充电现象。这种由机械能转变为电能的现象，称为“正压电效应”。反之，当在压电陶瓷片上加一电场，陶瓷片则发生机械变形。当外加电场方向陶瓷片极化方向相同时，极化强度增大，使陶瓷片沿极化方向伸长。当外加电场方向与陶瓷片极化方向相反时，陶瓷片沿极化方向缩短。这种由电能转变为机械能的现象，称为“反压电效应”。 测试电路图如下：(电路连接时注意区分正负极，与背面金属铜连接的为负端，涂银层为正端) R2 3.6K R610K R310K R510K R71K R410K R9A 5K R1RT VCC R81K D1LED U1 OP

Q19013 Q29013 Q39013 R3680 R4350K R513K R62.7K R21K R1A 500K Y1 C1 10u F OUT C2 47u F +5V 2、驻极体话筒： 驻极体话筒及其电路的接法有两种： 源极输出与漏极输出。 源极输出类似晶体三极管的射极输出。需用三根引出线。漏极D 接电源正极。源极S 与地之间接一电阻Rs 来提供源极电压，信号由源极经电容C 输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2k ，电路比较稳定，动态范围大。但输出信号比漏极输出小。 漏极输出类似晶体三极管的共发射极 放入。只需两根引出线。漏极D 与电源正极间接一漏极电阻RD ，信号由漏极D

霍尔传感器的工作原理

两种霍尔传感器的工作原理20090408 霍尔电流传感器是根据霍尔原理制成的.它有两种工作方式,即磁平衡式和直式.霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件、(次级线圈)和放大电路等组成. 1 直放式电流传感器(开环式) 众所周知,当电流通过一根长导线时,在导线周围将产生一磁场,这一磁场的大小与流过导线的电流成正比,它可以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出.这一信号经信号放大器放大后直接输出,一般的额定输出标定为4V 2 磁平衡式电流传感器(闭环式) 磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器,即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈,电流所产生的磁场进行补偿, 从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。磁平衡式电流传感器的具体工作过程为:当主回路有一电流通过时,在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上, 所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通,从而获得一个补偿电流Is. 这一电流再通过多匝绕组产生磁场,该磁场与被测电流产生的磁场正好相反,因而补偿了原来的磁场, 使霍尔器件的输出逐渐减小.当与IH与匝数相乘与“原边电流与匝数相乘”所产生的磁场相等时, IH不再增加,这时的霍尔器件起指示零磁通的作用, 此时可以通过IH来平衡.被测电流的任何变化都会破坏这一平衡. 一旦磁场失去平衡,霍尔器件就有信号输出.经功率放大后,立即就有相应的电流IH流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿.从磁场失衡到再次平衡,所需的时间理论上不到1μs,这是一个动态平衡的过程。 工作原理主要是霍尔效应原理. 一、以零磁通闭环产品原理为例: 1、当原边导线经过电流传感器时，原边电流IP会产生磁力线，原边磁力线集中在磁芯气隙周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的，大小仅为几毫伏的感应电压，通过后续电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS，并存在以下关系式： IS* NS= IP*NP 其中，IS—副边电流； IP—原边电流； NP—原边线圈匝数； NS—副边线圈匝数； NP/NS—匝数比，一般取NP=1。 电流传感器的输出信号是副边电流IS，它与输入信号（原边电流IP）成正比， IS一般很小，只有10~400mA。如果输出电流经过测量电阻RM，则可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的电压输出信号。 2、传感器供电电压VA VA指电流传感器的供电电压，它必须在传感器所规定的范围内。超过此范围，传感器不能正常工作或可靠性降低，另外，传感器的供电电压VA又分为正极供电电压VA+和负极供电电压VA-。要注意单相供电的传感器，其供电电压VAmin是双相供电电压VAmin的2倍，所以其测量范围要相供高于双电的传感器。 3、测量范围Ipmax 测量范围指电流传感器可测量的最大电流值，测量范围一般高于标准额定值IPN。二、电流传感器主要特性参数 1、标准额定值IPN和额定输出电流ISN IPN指电流传感器所能测试的标准额定值，用有效值表示（A.r.m.s），IPN的大小与传感器产品的型号有关。 ISN指电流传感器额定输出电流，一般为10~400mA，当然根据某些型号具体可能会有所不同。 2、偏移电流ISO 偏移电流也叫残余电流或剩余电流，它主要是由霍尔元件或电子电路中运算放大器工作状态不稳造成的。电流传感器在生产时，在25℃，IP=0时的情况下，偏移电流已调至最小，但传感器在离开生产线时，都会产生一定大小的偏移电流。产品技术文档中提到的精度已考虑了偏移电流增加的影响。 3、线性度

实验一 集成霍尔传感器特性与简谐振动实验

实验一集成霍尔传感器特性与简谐振动实验 【实验目的】 随着科学技术的进步，测量方法也不断进步。90年代初，集成霍尔 传感器技术得到了迅猛发展。各种性能的集成霍尔传感器不断涌现，在工业，交通，通讯等领域的自动控制中得到大量应用。如磁感应强度测量，位移测量，周期和转速的测量，还有液位控制，流量测量，产品计数，车辆行程计量，角度测量等。 本实验将学习集成开关型霍尔传感器的特性，并用该传感器测量弹簧振子的振动周期。从而掌握简谐振动的规律，以及磁敏器件测量振动周期的新方法。 【实验原理】 1、 弹簧在外力作用下将产生形变(即伸长或缩短)。在弹性限度 内，外力和它的变形 量成正比，即： [1] 这就是胡克定律，比例系数K称为弹簧的倔强系数，其值与弹簧的形 状，材料有关。若改变施加在弹簧上的外力，并测量相应的形变量，即可通过式(1)推算该弹簧的倔强系数。 2、 质量为的物体系于一轻弹簧的自由端，并放置在光滑的水平 台面上，而弹簧的另 一端固定，这就构成一个弹簧振子。若使物体在外力作用下(如用手拉)离开平衡位置少许，然后释放，则弹簧振子将在平衡点附近来回作简谐振动，其周期为: [2] 实际上弹簧本身具有质量，它必对周期产生影响，故式(2)可修正为 [3] 其中是待定系数，，其值可以通过实验予以确定。称为弹簧的有效质量(亦称折合质量)。 若将上述弹簧振子铅直地悬挂在一个稳固的支架上，则它仍能在重力(是一个常力)及 弹性力的作用下作简谐振动，只是平衡位置有所变动。新的平衡位置即是弹簧下端悬挂物体后所处的平衡位置，故式(3)仍成立 3、集成开关型霍尔传感器 如图1所示，集成霍尔开关是由稳压器A。霍尔电势发生器(即硅霍 尔片)B，差分放大器C，施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组 成。(1)，(2)，(3)代表集成霍尔开关的三个引出端点。

常用传感器霍尔传感器的用法3144A44E

一、温度传感器 1、热敏电阻： 分类：正温度系数（PTC）、负温度系数（NTC）、临界温度热敏电阻（CTR）实验室使用的是电阻值随温度的增加而减小的热敏电阻（负温度系数热敏电阻），常温状态下热敏电阻阻值约为9.3K。 应该指出，由于热敏电阻的线性不好，现在已基本不再用来作温度测量使用了。但 是由于成本低，在定点温度控制等场合中还有较大的应用市场。 单点测温电路如下：（电路中R2的作用是改善 2、温控开关： 按开关类型分为常开可逆、常闭可逆和常开不可逆、常闭不可逆四种。还可以按照临界温度分，温控开关的临界温度一般标称在开关体上。 二、声电式传感器 1、压电陶瓷片： 工作原理：当压电陶瓷片上受到外加压力时，陶瓷片发生机械变形，其极化强度随之变小，使一部分附加在陶瓷片表面的电荷释放出来，而产生放电现象。当压力取消后，又恢复原状，极化强度增大，电极上又吸附一部分电荷，出现充电现象。这种由机械能转变为电能的现象，称为“正压电效应”。反之，当在压 电陶瓷片上加一电场，陶瓷片则发生机械变形。当外加电场方向陶瓷片极化方向相同时，极化强度增大，使陶瓷片沿极化方向伸长。当外加电场方向与陶瓷片极化方向相反时，陶瓷片沿极化方向缩短。这种由电能转变为机械能的现象，称为“反压电效应”。 测试电路图如下：（电路连接时注意区分正负极，与背面金属铜连接的为负端，涂银层为正端） 常用传感器应用 RT随温度变化的非线性性）

驻极体话筒及其 电路的接法有两种： 源极输出与漏极 输出。 源极输出类似晶 体三极管的射极输出。需用三根引出线。漏极D接电源正极。源极S 与地之间接一电阻Rs 来提供源极电压，信号由源极经电容C输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2k，电路比较稳定，动态范围大。但输出信号比漏极输出小。 漏极输出类似晶 体三极管的共发射极放入。只需两根引出线。 o D 外形鈿 離1 S o S 内部电路 1 --------- D G D G